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    一種顯示系統，包括至少一畫素。畫素包括一切換單元以及一控制單元，分別控制第一及第二節點的位準。在一第一期間，第一節點的位準等於一第一參考位準，第二節點的位準等於一第二參考位準。在一第二期間，第一節點的位準等於一第三參考位準，第一及第二節點的壓差等於一驅動單元的臨界電壓。在一第三期間，第一節點的位準等於資料信號。在一第四期間，驅動單元根據第一及第二節點的壓差，點亮一發光單元。
    公开号:TW201305995A
    申请号:TW100126939
    申请日:2011-07-29
    公开日:2013-02-01
    发明作者:Shou-Cheng Wang；Tse-Yuan Chen；Du-Zen Peng
    申请人:Chimei Innolux Corp；
    IPC主号:G09G3-00
    专利说明:
    顯示系統
    本發明係有關於一種顯示系統，特別是有關於一種可補償一驅動電晶體的臨界電壓(threshold voltage)的顯示系統。
    由於映像管具有畫質優良的特點，故一直被採用為電視和電腦的顯示器。然而，近年來，平面顯示器的畫質已逐漸獲得改善，並且具有體積薄、重量輕的優點，故已成為市場主流。
    一般而言，平面顯示器的顯示面板具有複數畫素。每一畫素具有一驅動電晶體以及一發光元件。驅動電晶體根據一影像信號，產生一驅動電流。發光元件根據驅動電流，呈現相對應的亮度。
    然而，因製程的影響，不同畫素的驅動電晶體可能具有不同的臨界電壓。當不同的驅動電晶體接收到相同的影像信號時，可能會產生不同的驅動電流，而使得不同的發光元件呈現不同的亮度。
    另外，當發光元件因長時間使用而造成本身的操作電壓發生漂移時，將可能發生亮度不均勻的現象。舉例而言，假設兩發光元件具有不同的操作電壓，若提供相同的驅動電流予兩發光元件時，兩發光元件的亮度將不相同。
    本發明提供一種顯示系統，包括一掃描驅動器、一資料驅動器以及至少一畫素。掃描驅動器提供至少一掃描信號。資料驅動器提供至少一資料信號。畫素包括一切換單元、一驅動單元、一發光單元、一儲存單元以及一控制單元。切換單元根據掃描信號，控制一第一節點的位準。驅動單元具有一臨界電壓，並耦接第一節點。發光單元與驅動單元串聯於一第一操作電壓與一第二操作電壓之間。儲存單元耦接於第一與第二節點之間。控制單元用以控制第二節點的位準。在一第一期間，第一節點的位準等於一第一參考位準，第二節點的位準等於一第二參考位準。在一第二期間，第一節點的位準等於一第三參考位準，控制單元令第一及第二節點的壓差等於臨界電壓。在一第三期間，第一節點的位準等於資料信號。在一第四期間，驅動單元根據第一及第二節點的壓差，點亮發光單元。
    為讓本發明之特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
    第1圖為本發明之顯示系統之示意圖。如圖所示，顯示系統100包括，一掃描驅動器110、一資料驅動器130、一控制驅動器150以及畫素P11~Pmn。掃描驅動器110透過掃描線SL1~SLn，提供掃描信號予畫素P11~Pmn。資料驅動器130透過資料線DL1~DLm，提供資料信號予畫素P11~Pmn。控制驅動器150透過控制線CL1~CLm，提供控制信號予畫素P11~Pmn。
    在一可能實施例中，資料驅動器130除了提供資料信號外，更提供複數參考位準予畫素P11~Pmn。在另一可能實施例中，參考位準係由控制驅動器150或其它電路所提供。在此例中，控制驅動器150可透過資料線DL1~DLm，提供參考位準予畫素P11~Pmn，但並非用以限制本發明。在其它實施例中，控制驅動器150係透過其它控制線，提供參考位準予畫素P11~Pmn。
    另外，控制驅動器150更可提供控制信號予掃描驅動器110及/或是資料驅動器130。舉例而言，控制驅動器150係為一時序控制器(timing controller)，但並非用以限制本發明。再者，控制驅動器150亦可整合在掃描驅動器110或是資料驅動器130之中。
    本發明並不限制控制驅動器150提供控制信號的方式。在一可能實施例中，控制驅動器150係透過單一控制線，提供單一控制信號予同一行(垂直方向)的畫素。舉例而言，控制驅動器150係透過控制線CL1，提供控制信號予第一行的畫素P11、P12、…、P1n。在其它實施例中，控制驅動器150可透過不同的控制線，提供不同的控制信號予同一行的畫素。
    第2A圖為本發明之畫素的一可能實施例。由於畫素P11~Pmn的電路架構構均相同，故第2A圖僅顯示畫素P11的電路架構。如圖所示，畫素P11具有一切換單元210、一驅動單元230、一發光單元250、一儲存單元270以及一控制單元290。
    切換單元210根據掃描線SL1上的掃描信號SCAN1，控制節點NG1的位準。在本實施例中，切換單元210係根據掃描信號SCAN1，將資料線DL1上的信號傳送至節點NG1，用以控制節點NG1的位準。在不同期間，資料線DL1具有不同的信號，如參考位準SREF1、SREF3及資料信號SDATA。另外，本發明並不限定切換單元210的種類。在本實施例中，切換單元210係為一N型電晶體M1，但並非用以限制本發明。
    發光單元250與驅動單元230串聯於操作電壓PVDD與PVEE之間。發光單元250係根據驅動單元230所產生的一驅動電流ID1而發光。本發明並不限定發光單元250的種類。在本實施例中，發光單元250係為一有機發光二極體(Organic Light Emitting Diode；OLED)EM。
    驅動單元230具有一臨界電壓(Vth(M3))，並耦接節點NG1。本發明亦不限定驅動單元230的種類。在本實施例中，驅動單元230係為一N型電晶體M3，但並非用以限制本發明。電晶體M3之閘極耦接節點NG1，其汲極接收操作電壓PVDD，其源極耦接節點NS1。
    儲存單元270耦接於節點NG1與NS1之間。本發明亦不限定儲存單元270的種類。只要是能夠儲存電荷的裝置，均可作為儲存單元270。在本實施例中，儲存單元270係為一電容Cst。
    控制單元290用以控制節點NS1的位準。在一可能實施例中，控制單元290係為一電晶體M2。由於電晶體M2為N型，故可將其閘極稱為一控制端，其汲極稱為一輸入端，其源極稱為一輸出端。在本實施例中，電晶體M2的控制端接收一重置信號SRES，其輸入端接收參考位準SREF2，其輸出端耦接節點NS1。
    本發明並不限定重置信號SRES及參考位準SREF2的來源。在一可能實施例中，重置信號SRES可能係由一信號產生器(如掃描驅動器110、資料驅動器130、控制驅動器150、或是其它電路)所產生，而參考位準SREF2可能係由一位準產生器(如掃描驅動器110、資料驅動器130、控制驅動器150、或是其它電路)所產生。在另一可能實施例中，重置信號SRES及參考位準SREF2可能係由同一裝置所產生。
    第2B圖為本發明之一可能時序控制圖。符號SDL1係表示資料線DL1上的位準狀態。第2C圖為節點NG1及NS1在不同期間的位準狀態示意圖。請搭配第2A圖，在期間st1，掃描信號SCAN1為高位準，故可導通電晶體M1。當電晶體M1被導通時，便將參考位準SREF1傳送至節點NG1。在此期間，由於重置信號SRES亦為高位準，故可導通電晶體M2。因此，參考位準SREF2被傳送至節點NS1。如第2C圖所示，在期間st1，節點NG1的位準等於參考位準SREF1，而節點NS1的位準等於參考位準SREF2。
    本發明亦不限定參考位準SREF1及SREF2的大小。在另一實施例中，參考位準SREF1大於參考位準SREF2。在本實施例中，參考位準SREF1係為低位準。在其它實施例中，參考位準SREF2係等於或大於操作電壓PVEE。操作電壓PVEE係為一負值。
    在期間st2，掃描信號SCAN1仍為高位準，故可繼續導通電晶體M1。因此，電晶體M1便可將參考位準SREF3傳送至節點NG1。在一可能實施例中，參考位準SREF3係為低位準。因此，如第2B圖的符號SDL1所示，在期間st1及st2，資料線DL1上的位準為低位準。
    此時，由於重置訊號SRES係為低位準，所以電晶體M2不導通。因此，節點NG1與NS1之間的壓差等於臨界電壓Vth(M3)，也就是說，電容Cst儲存電晶體M3的臨界電壓Vth(M3)。如第2C圖所示，在期間st2，節點NG1的位準為SREF3，而節點NS1的位準為-Vth(M3)。
    在期間st3的前段部分st3-1，掃描信號SCAN1仍為高位準。此時，資料線DL1上的信號為資料信號SDATA。因此，節點NG1的位準等於資料信號SDATA。當節點NG1的位準等於資料信號SDATA時，節點NS1的位準將些微增加。假設，節點NS1的位準為-Vth(M3)+△V。
    在期間st3的後段部分st3-2，掃描信號SCAN1為低位準。因此，不導通電晶體M1，使得資料線上的訊號停止寫入節點NG1，即此時節點NG1的位準不再增加。如第2C圖所示，在期間st3，節點NS1的位準為-Vth(M3)+△V，其中△V為節點NS1在期間st3的變化量。
    在本實施例中，藉由電容Cst所構成的一自我回授路徑(self-feedback loop)和期間st3的前段部分st3-1的時間長短，便可適當地根據節點NG1的位準，控制節點NS1的位準。在一可能實施例中，令節點NS1的位準小於一預設值，以避免誤導通發光單元250。
    在期間st4，掃描信號SCAN1為低位準，故節點NG1為浮接(floating)狀態。此時，電晶體M3持續導通，最終將使節點NS1的位準等於-Vth(M3)+△V+V_OLED，其中V_OLED為有機發光二極體EM在發光狀態下兩端點的跨壓或操作電壓(需確認最小是否為臨界電壓)；同時由於節點NG1為浮接狀態，因此，節點NG1的位準將等於資料信號SDATA+V_OLED。此時，電晶體M3便根據節點NG1與NS1之間的壓差，產生驅動電流ID1，用以點亮發光單元250。驅動電流ID1的公式如下所示：
    ID1=Kp*(Vgs-Vt)2
    將節點NG1與NS1在期間st4的位準代入上式，化簡後便可得到下式：
    ID1=Kp*(SDATA-△V)2
    由上式可知，驅動電流ID1不會受到電晶體M3的臨界電壓Vth(M3)的影響。因此，便可達到補償臨界電壓Vth(M3)漂移或不均勻的目的。
    另外，在期間st4，節點NG1與NS1的位準與有機發光二極體EM的操作時的跨壓V_OLED有關。因此，驅動電晶體M3所產生的驅動電流ID1亦可補償有機發光二極體EM的操作電壓不均勻的情況。
    第3A圖為本發明之畫素之另一可能實施例。第3A圖相似第2A圖，不同之處在於控制單元390。由於第3A圖的切換單元310、驅動單元330、發光單元350及儲存單元370的動作原理與第2A圖的切換單元210、驅動單元230、發光單元250及儲存單元270的動作原理相同，故不再贅述。
    在本實施例中，控制單元390除了耦接節點NS2外，更耦接節點NG2。如圖所示，控制單元390包括電晶體M2、M4及M5。電晶體M2根據重置信號SRES，將節點NG2與NS2耦接在一起。電晶體M4根據控制信號CKH，將參考位準SREF3提供予切換單元310。電晶體M45據控制信號CKR，將參考位準SREF1提供予切換單元310。切換單元310再根據掃描信號SCAN1，將參考位準SREF1、SREF3或是資料信號SDATA傳送至節點NG2，用以控制節點NG2的位準。
    第3B圖為第3A圖的一可能時序控制圖。第3C圖為節點NG2與NS2在不同期間的位準示意表。在期間st1，掃描信號SCAN1為高位準，故可導通切換單元310。此時，重置信號SRES及控制信號CKR均為高位準，故可導通電晶體M2及M5。由於電晶體M2被導通，因此，節點NG2與NS1的位準均等於參考位準SREF1。
    在一可能實施例中，參考位準SREF1係由一位準產生器所產生，如資料驅動器130或是控制驅動器150。本發明並不限定參考位準SREF1的大小。參考位準SREF1可等於或大於操作電壓PVEE。在本實施例中，操作電壓PVEE係為負值。
    在期間St2，掃描信號SCAN1及控制信號CKH為高位準，故切換單元310可將參考位準SREF3傳送至節點NG2。在一可能實施例中，資料驅動器130透過單一資料線(如DL1)，提供參考位準SREF1~SREF3之至少一者予畫素P11。
    在本實施例中，參考位準SREF3大於參考位準SREF1。舉例而言，參考位準SREF3係為0。另外，在期間st2，儲存單元370儲存電晶體M3的臨界電壓Vth(M3)。因此，節點NS2的位準為-Vth(M3)。
    在期間st3的前段部分St3-1，掃描信號SCAN1仍為高位準。因此，切換單元310將資料線DL1上的信號傳送至節點NG2。此時，資料線DL1上的信號為資料信號SDATA。當節點NG2的位準等於資料信號SDATA時，節點NS2的位準將些微增加。
    在期間st3的後段部分st3-2，掃描信號SCAN1為低位準。因此，不導通電晶體M1。如第3C圖所示，在期間st3，節點NG2的位準等於資料信號SDATA，而節點NS2的位準等於-Vth(M3)+△V，其中△V為節點NS2在期間st3的變化量。
    在期間st4，電晶體M3根據節點NG2及NS2之間的壓差，點亮發光單元350。在本實施例中，藉由控制節點節點NG2及NS2的位準，便可使電晶體M3所產生的驅動電流ID2不受到本身的臨界電壓Vth(M3)漂移或不均勻的影響
    第4圖為本發明之畫素之另一可能實施例。第4圖相似第3A圖，不同之處在於，第4圖的控制單元400多了補償電容Coled。在本實施例中，補償電容Coled係耦接在節點NS3與操作電壓PVEE之間，但並非用以限制本發明。在其它實施例中，補償電容Coled的一端可耦接節點NS3，另一端則接收一固定電壓源，如操作電壓PVDD、PVEE或其它參考電壓。藉由補償電容Coled，更可補償電晶體M3的遷移率(mobility)不均勻所造成的影響。
    舉例而言，當電晶體M3的遷移率較大時，則△V也會變大，因此，造成節點NG3與NS3之間的壓差變小。當節點NG3與NS3之間的壓差變小，則電晶體M3所產生的驅動電流也會變小，進而影響發光單元350的發光效率，即其係會對發光單元350的亮度產生負回授效應，使得發光單元350的亮度不會因為電晶體M3的遷移率變化而受到影響。
    因此，在本實施例中，將補償電容Coled耦接在節點NS3與操作電壓PVEE之間，用以補償電晶體M3的遷移率不均勻所造成的影響。另外，藉由調整補償電容Coled的容值大小，亦可調整節點NS3在期間st3內的充電速度，也就是避免△V過大。
    除非另作定義，在此所有詞彙(包含技術與科學詞彙)均屬本發明所屬技術領域中具有通常知識者之一般理解。此外，除非明白表示，詞彙於一般字典中之定義應解釋為與其相關技術領域之文章中意義一致，而不應解釋為理想狀態或過分正式之語態。
    雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
    100．．．顯示系統
    110．．．掃描驅動器
    130．．．資料驅動器
    150．．．控制驅動器
    P11~Pmn．．．畫素
    SL1~SLn．．．掃描線
    DL1~DLm．．．資料線
    CL1~CLm．．．控制線
    210、310．．．切換單元
    230、330．．．驅動單元
    250、350．．．發光單元
    270、370．．．儲存單元
    290、390、400．．．控制單元
    M1~M5．．．電晶體
    SCAN1．．．掃描信號
    SREF1~SREF3．．．參考位準
    NG1~NG3、NS1~NS3．．．節點
    PVDD、PVEE．．．操作電壓
    SDATA．．．資料信號
    ID1、ID2．．．驅動電流
    Cst．．．電容
    EM．．．有機發光二極體
    st1~st4．．．期間
    Coled．．．補償電容
    CKH、CKR．．．控制信號
    SRES．．．重置信號
    第1圖為本發明之顯示系統之示意圖。
    第2A圖為本發明之畫素的一可能實施例。
    第2B圖為本發明之一可能時序控制圖。
    第2C圖為節點NG1及NS1在不同期間時的位準狀態。
    第3A圖為本發明之畫素之另一可能實施例。
    第3B圖為第3A圖的一可能時序控制圖。
    第3C圖為節點NG2與NS2在不同期間的位準示意表。
    第4圖為本發明之畫素之另一可能實施例。
    P11．．．畫素
    310．．．切換單元
    330．．．驅動單元
    350．．．發光單元
    370．．．儲存單元
    390．．．控制單元
    M1~M5．．．電晶體
    SCAN1．．．掃描信號
    SREF1、SREF3．．．參考位準
    SRES．．．重置信號
    SDATA．．．資料信號
    NG2、NS2．．．節點
    PVDD、PVEE．．．操作電壓
    ID2．．．驅動電流
    Cst．．．電容
    EM．．．有機發光二極體
    CKH、CKR．．．控制信號
    权利要求:
    Claims (11)
    [1] 一種顯示系統，包括：一掃描驅動器，提供至少一掃描信號；一資料驅動器，提供至少一資料信號；以及至少一畫素，包括一切換單元，根據該掃描信號，控制一第一節點的位準；一驅動單元，具有一臨界電壓，並耦接該第一節點；一發光單元，與該驅動單元串聯於一第一操作電壓與一第二操作電壓之間；一儲存單元，耦接於該第一節點與一第二節點之間；以及一控制單元，用以控制該第二節點的位準；其中在一第一期間，該第一節點的位準等於一第一參考位準該第二節點的位準等於一第二參考位準；在一第二期間，該第一節點的位準等於一第三參考位準，該控制單元令該第一節點NG1~NG3及第二節點NS1~NS3的壓差等於該驅動單元之臨界電壓；在一第三期間st3，該第一節點NG1~NG3的位準等於該資料信號SDATA；在一第四期間st4，該驅動單元230、根據該第一節點及該第二節點的壓差，點亮該發光單元。
    [2] 如申請專利範圍第1頂所述之顯示系統，其中該第一參考位準等於該第二參考位準。
    [3] 如申請專利範圍第2項所述之顯示系統，其中該第一及第二參考位準均為負值。
    [4] 如申請專利範圍第3項所述之顯示系統，其中該第三參考位準大於該第一參考位準。
    [5] 如申請專利範圍第1項所述之顯示系統，其中該第一參考位準大於該第二參考位準。
    [6] 如申請專利範圍第5項所述之顯示系統，其中該第二參考位準為負值。
    [7] 如申請專利範圍第6項所述之顯示系統，其中該第一參考位準等於該第三參考位準。
    [8] 如申請專利範圍第1項所述之顯示系統，其中該第一、第二及第三參考位準係由該資料驅動器所提供。
    [9] 如申請專利範圍第1項所述之顯示系統，其中該控制單元係為一電晶體，具有一控制端、一輸入端以及一輸出端，該控制端接收一重置信號，該輸入端接收該第二參考位準，該輸出端耦接該第二節點。
    [10] 如申請專利範圍第1項所述之顯示系統，其中該控制單元包括：一第一電晶體，在該第一期間，將該第一及第二節點耦接在一起；一第二電晶體，在該第二期間，提供該第三參考位準予該第一節點；以及一第三電晶體，在該第一期間，令該第一節點等於該第一參考位準。
    [11] 如申請專利範圍第10項所述之顯示系統，其中該控制單元更包括：一補償電容，耦接於該第二節點與該第二操作電壓之間。
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    法律状态:
    2019-04-11| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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